ES2349273T3 - Sistema de climatización parra un vehículo. - Google Patents
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Abstract
Sistema auxiliar de climatización para un vehículo automóvil (1) provisto de un compartimento del pasajero (4), que comprende: una unidad interna (44) que se puede instalar en el compartimento del pasajero (4) y provista de un primer intercambiador de calor (17); y una unidad externa (43) que se puede instalar en el vehículo automóvil (1) fuera de dicho compartimento del pasajero (4) y que comprende un segundo intercambiador de calor (14), un compresor auxiliar (12) y un motor auxiliar (0) para el accionamiento del compresor auxiliar (12); formando parte dichos intercambiadores de calor (14, 17) y dicho compresor (12) de un circuito de refrigeración (11), en el cual fluye un fluido operativo y que comprende unos medios de conmutación (20) para ajustar selectivamente: - un primer modo de funcionamiento de ciclo de refrigeración, en el que dicho primer intercambiador de calor (17) sirve de evaporador y dicho segundo intercambiador de calor (14) sirve de condensador y - un segundo modo de funcionamiento de bomba de calor en el cual dicho primer intercambiador de calor (17) sirve de condensador; caracterizado porque comprende un tercer intercambiador de calor (30), y un primer circuito y unos medios de válvula (36, 38, 41) para cerrar dicho segundo intercambiador de calor (14) y para que circule el fluido operativo a través de dicho tercer intercambiador de calor (30) cuando dichos medios de conmutación (20) se ajustan en dicho modo de funcionamiento de bomba de calor y un segundo circuito y unos medios de válvula (25, 28) para cerrar dicho tercer intercambiador de calor (30) y para que circule el fluido operativo a través de dicho segundo intercambiador de calor (14) cuando dichos medios de comunicación (20) se ajustan en dicho primer modo de funcionamiento de ciclo de refrigeración.
Description
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Sistema de climatización para un vehículo.
La presente invención se refiere a un sistema
auxiliar de climatización para un vehículo automóvil, en particular
para el compartimento de pasajeros de un camión.
Los vehículos automóviles y en particular los
camiones están generalmente provistos de un sistema de
climatización, denominado en la presente memoria a continuación
"principal", el cual comprende un compresor, un condensador,
una válvula de expansión y un evaporador que definen de un modo
conocido un circuito principal de refrigeración en el cual fluye un
líquido refrigerante. El compresor es accionado a través del motor
de tracción del vehículo, por lo tanto el motor debe permanecer
funcionando a fin de accionar el compresor también cuando está
aparcado. Ésta evidentemente no es una utilización muy eficaz del
motor, con el consiguiente consumo excesivo y las emisiones de
agentes contaminantes.
Para resolver el problema anteriormente
mencionado, se ha propuesto utilizar un sistema auxiliar de
climatización que comprende un motor térmico auxiliar, de potencia
reducida con respecto al motor de tracción y un circuito de
refrigeración auxiliar que comprende a su vez un compresor, un
condensador, una válvula de expansión y un evaporador auxiliares. De
este modo, cuando está aparcado, es suficiente mantener en
funcionamiento el motor auxiliar, el cual tiene un consumo reducido
con respecto al motor de tracción principal, pero que también puede
funcionar en condiciones de máximo rendimiento, haciendo mínimo el
consumo y las emisiones contaminantes.
Un sistema auxiliar de este tipo se da a conocer
en el documento WO-A-05108133, el
cual se considera la técnica anterior más próxima. Este sistema es
completamente autónomo con respecto al sistema principal y puede
funcionar según un ciclo de refrigeración para extraer calor del
compartimento del pasajero y según un ciclo de refrigeración
inverso, esto es, como una bomba de calor, para calentar el
compartimento del pasajero. Éste sistema convenientemente comprende
un intercambiador de calor instalado en el interior del
compartimento del pasajero (de aquí en adelante denominado
"intercambiador interior"), provisto de la función de un
evaporador en el funcionamiento de ciclo de refrigeración y de un
condensador en el funcionamiento de bomba de calor y una unidad
externa integrada que se puede instalar fácilmente en el bastidor
del vehículo, que agrupa todos los componentes restantes del
circuito de refrigeración. En particular, una unidad externa de este
tipo comprende un segundo intercambiador de calor (en adelante
denominado "intercambiador exterior") que funciona como un
condensador en el funcionamiento de ciclo de refrigeración y como un
evaporador en el funcionamiento de bomba de calor.
En este modo de funcionamiento, el inconveniente
de la formación de hielo en el intercambiador exterior se produce en
el caso de temperaturas exteriores que se aproximen a los 0ºC. Para
resolver el problema anteriormente mencionado, ha sido propuesto el
uso de un calentador eléctrico asociado al intercambiador exterior.
Esto comporta costes adicionales, un sistema y controles más
complejos y un rendimiento energético inferior.
Otro problema, típico de las bombas de calor,
consiste en el hecho de que cuando la temperatura exterior disminuye
también lo hace la temperatura de fluido operativo y por lo tanto la
energía térmica que el intercambiador interior puede emitir de
salida al interior del compartimento del pasajero.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema auxiliar de climatización que no adolezca de
los inconvenientes anteriormente mencionados relacionados con las
unidades conocidas.
El objetivo anteriormente mencionado se alcanza
mediante la presente invención porque se refiere a un sistema
auxiliar de climatización para un vehículo automóvil provisto de un
compartimento del pasajero, que comprende:
- una unidad interna que se puede instalar en el compartimento del pasajero y provista de un primer intercambiador de calor; y
- una unidad externa que se puede instalar en el vehículo automóvil fuera del compartimento del pasajero y que comprende un segundo intercambiador de calor, un compresor auxiliar y un motor auxiliar para accionar el compresor auxiliar, formando parte dichos intercambiadores de calor y dicho compresor de un circuito de refrigeración en el cual fluye un fluido operativo y que comprende unos medios de conmutación para ajustar selectivamente un primer modo de funcionamiento de ciclo de refrigeración, en el cual dicho primer intercambiador de calor sirve de evaporador y dicho segundo intercambiador de calor sirve de condensador y un segundo modo de funcionamiento de bomba de calor en el cual dicho primer intercambiador de calor sirve como un condensador; caracterizado porque la unidad externa comprende un
tercer intercambiador de calor, y un primer
circuito y unos medios de válvula para cerrar dicho segundo
intercambiador de calor y para que circule el fluido operativo a
través de dicho tercer intercambiador de calor cuando dichos medios
de conmutación se ajustan en dicho modo de funcionamiento de bomba
de calor y un segundo circuito y medios de válvula para cerrar dicho
tercer intercambiador de calor y para que circule el fluido
operativo a través de dicho segundo intercambiador de calor cuando
dichos medios de comunicación se ajustan en dicho primer modo de
funcionamiento de ciclo de refrigeración.
Según una forma de realización preferida de la
invención, el tercer intercambiador de calor es un intercambiador de
calor adicional que utilizan los gases del escape de dicho motor
térmico auxiliar como el fluido auxiliar.
Para una mejor comprensión de la presente
invención, se describirá a continuación una forma de realización
preferida a título de ejemplo no limitativo y haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista esquemática, en alzado
lateral, de un camión provisto de un sistema auxiliar de
climatización según la presente invención;
la figura 2 es un diagrama del sistema auxiliar
de climatización de la figura 1 en un primer modo de funcionamiento;
y
la figura 3 es un diagrama del sistema auxiliar
de climatización de la figura 1 en un segundo modo de
funcionamiento.
Haciendo referencia a la figura 1, 1 indica
globalmente un camión provisto de un bastidor 2 y una cabina de
conducción 3 sostenida por el bastidor 2 y provista de un
compartimento de pasajeros 4.
El camión 1, el cual se describe sólo
extremadamente sintético para comprender la presente invención,
comprende un motor de tracción principal 5 sostenido por el bastidor
2 e instalado por debajo del compartimento del pasajero 4, un
sistema principal de climatización (no representado) de la cabina 3
y un sistema auxiliar de climatización 7.
El sistema auxiliar de climatización 7 (figura
2) esencialmente comprende un motor auxiliar 8, preferiblemente del
tipo Diésel, un alternador auxiliar 9 accionado por el motor
auxiliar 8 y conectado a una batería auxiliar 10 y un circuito de
refrigeración 11.
El circuito de refrigeración 11 comprende un
compresor 12 adaptado para ser accionado por el motor auxiliar 8, un
condensador 14, una válvula de estrangulamiento 16 y un evaporador
17 recíprocamente instalados en cascada para formar un circuito
cerrado principal 19 en el cual circula un fluido de refrigeración.
Unos respectivos ventiladores eléctricos, no representados, están
convenientemente asociados al condensador 14 y al evaporador 17.
El circuito de refrigeración 11 es
convenientemente del tipo reversible, es decir, puede trabajar como
un circuito de refrigeración o como una bomba de calor, como se
explica mejor más adelante en este documento.
Para este propósito, el circuito de
refrigeración 11 comprende además un conmutador o válvula de
inversión del ciclo 20 instalada entre el compresor 12, el
condensador 14 y el evaporador 17. Más específicamente, la válvula
20 presenta una admisión 21 conectada a una tubería de distribución
22 del compresor 12 y una salida 23 conectada a una tubería de
succión 24 del compresor 12 y un par de admisiones y salidas 26, 27
conectadas al condensador 14 y al evaporador 17, respectivamente. El
orificio 26 está conectado al condensador 14 por medio de un
conducto 25 en el cual una válvula de una vía 28, cuyo propósito
será descrito a continuación, y un filtro secador 29 están
convenientemente colocados.
El circuito de refrigeración 11 comprende un
tercer intercambiador de calor 30 que se puede utilizar en lugar de
condensador 14 en el modo de funcionamiento de bomba de calor. El
intercambiador de calor 30 utiliza los gases de escape del motor
auxiliar 8 como un fluido auxiliar, en el intercambio térmico con el
fluido refrigerante, los gases de escape del motor auxiliar 8 y para
este propósito está conectado al silenciador del escape 31 del motor
8 (representados separadamente del motor para la simplicidad gráfica
del diagrama, pero físicamente conectado al motor 8 en
realidad).
El intercambiador de calor 30 está colocado a lo
largo de una rama 34 del circuito en paralelo a la válvula de una
vía 28 y por lo tanto está conectado entre un orificio 26 de la
válvula 20 y el filtro secador 29. Una segunda válvula de
estrangulamiento 35 está colocada en la rama 34 del circuito, entre
el intercambiador de calor 30 y el filtro secador 29; una válvula de
una vía de este tipo permite el flujo en una dirección desde el
filtro secador 29 hasta el intercambiador de calor 30
únicamente.
El circuito 11 comprende una válvula de una vía
36, colocada en la salida 37 del condensador 14, la cual está
adaptada para permitir el flujo desde el condensador 14 hacia la
válvula de estrangulamiento 16 pero no en el otro sentido. Una línea
de derivación 38 conecta la entrada 39 del condensador 14 a la
salida 40 de la válvula de una vía 36 y está provista de una válvula
de una vía 41 la cual permite el flujo desde la válvula de
estrangulamiento 16 hacia el filtro secador 29 únicamente.
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La válvula de estrangulamiento 16 es una válvula
de una vía y permite el flujo desde el condensador 14 hacia el
evaporador 17. Una válvula de una vía 42, que permite el flujo en la
dirección de salida del evaporador 17 está conectada en paralelo a
la válvula de estrangulamiento 16.
El sistema auxiliar de climatización 7 está
dividido en una unidad externa 43, instalada exteriormente en la
cabina 3, por ejemplo, sostenida por el bastidor 2 y una unidad
interna 44 instalada en el interior de compartimento del pasajero 4
(figura 1).
La unidad interna 44 comprende el evaporador 17
y el respectivo ventilador eléctrico (no representado), la válvula
de estrangulamiento 16 y la válvula de una vía 42; la unidad externa
encierra todos los componentes restantes del circuito de
refrigeración 11, el motor auxiliar 8 y el alternador auxiliar
9.
El sistema auxiliar 7 está controlado por una
unidad de control convencional, no representada, convenientemente
programable por medio de un control remoto o un panel de control
integrado en la unidad interna 44, por medio de la cual es posible
activar y desactivar el sistema, seleccionar el modo de
funcionamiento y ajustar la temperatura deseada en el interior del
compartimento del pasajero.
En el modo de funcionamiento de ciclo de
refrigeración (figura 2), el sistema funciona de una manera
convencional. La válvula de conmutación 20 conecta el suministro del
compresor al condensador 14, a través de la válvula de una vía 28 y
el filtro secador 29; desde el condensador 14 el fluido pasa, a
través de la válvula de una vía 36, a la válvula de estrangulamiento
16 y desde esta última al evaporador 17, en el que se evapora y
sustrae calor del entorno (compartimento del pasajero 4) y de ese
modo vuelve al compresor 12.
En el modo de funcionamiento de bomba de calor
(figura 3), el suministro del compresor 12 se conecta al evaporador
17 (el cual en este caso se comporta como un condensador). En la
salida del evaporador 17, la válvula de estrangulamiento 16 no
permite el paso del fluido, el cual en cambio fluye a través de la
válvula de una vía 42, la línea de derivación 38 y el filtro secador
29 hacia el intercambiador 30. El intercambiador 30 también realiza
la función de un evaporador; el fluido refrigerante recibe energía
de los gases del escape y vuelven entonces al compresor a través de
la válvula de conmutación 20.
Según la presente invención, en este modo de
funcionamiento, la "fuente de frío" de la bomba de calor
consiste en los gases de escape del motor auxiliar 8, en lugar del
entorno exterior.
Esto permite obtener numerosas ventajas. En
primer lugar, la energía térmica disponible para calentar el
compartimento del pasajero 4 es independiente de la temperatura
ambiental exterior y en todos los casos es mucho más alta que la
energía que se puede obtener utilizando el entorno exterior como
fuente de frío.
En segundo lugar, el condensador del circuito de
refrigeración es atravesado por un fluido durante el funcionamiento
de bomba de calor; el riesgo de formación de hielo por lo tanto se
elimina a temperaturas exteriores próximas a los 0ºC.
Se pueden realizar cambios y variaciones en el
ejemplo descrito sin apartarse, por ello, del alcance de protección
de la invención tal como se define mediante las
reivindicaciones.
En particular, si el motor auxiliar 8 está
refrigerado con agua, el agua de refrigeración se puede utilizar
como un fluido auxiliar en el intercambiador 30.
Según una variante adicional, menos eficaz desde
el punto de vista energético, pero mucho más conveniente desde el
punto de vista de diseño del sistema, el intercambiador 30 puede ser
sustituido por un calentador eléctrico en el cual la energía térmica
es suministrada por una resistencia accionada por un generador
auxiliar 9. Esta solución, con respecto a la posibilidad de la
instalación de un calentador eléctrico directamente en el
compartimento del pasajero, tiene la ventaja de que, sin embargo, se
explota la unidad interna 44 para calentar el compartimento del
pasajero 4, es decir, no requiriendo la instalación de componentes
adicionales en el compartimento del pasajero.
Claims (10)
1. Sistema auxiliar de climatización para un
vehículo automóvil (1) provisto de un compartimento del pasajero
(4), que comprende:
- una unidad interna (44) que se puede instalar en el compartimento del pasajero (4) y provista de un primer intercambiador de calor (17); y
- una unidad externa (43) que se puede instalar en el vehículo automóvil (1) fuera de dicho compartimento del pasajero (4) y que comprende un segundo intercambiador de calor (14), un compresor auxiliar (12) y un motor auxiliar (0) para el accionamiento del compresor auxiliar (12);
- formando parte dichos intercambiadores de calor (14, 17) y dicho compresor (12) de un circuito de refrigeración (11), en el cual fluye un fluido operativo y
- que comprende unos medios de conmutación (20) para ajustar selectivamente:
- -
- un primer modo de funcionamiento de ciclo de refrigeración, en el que dicho primer intercambiador de calor (17) sirve de evaporador y dicho segundo intercambiador de calor (14) sirve de condensador y
- -
- un segundo modo de funcionamiento de bomba de calor en el cual dicho primer intercambiador de calor (17) sirve de condensador;
caracterizado porque comprende un tercer
intercambiador de calor (30), y un primer circuito y unos medios de
válvula (36, 38, 41) para cerrar dicho segundo intercambiador de
calor (14) y para que circule el fluido operativo a través de dicho
tercer intercambiador de calor (30) cuando dichos medios de
conmutación (20) se ajustan en dicho modo de funcionamiento de bomba
de calor y un segundo circuito y unos medios de válvula (25, 28)
para cerrar dicho tercer intercambiador de calor (30) y para que
circule el fluido operativo a través de dicho segundo intercambiador
de calor (14) cuando dichos medios de comunicación (20) se ajustan
en dicho primer modo de funcionamiento de ciclo de
refrigeración.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho tercer intercambiador de calor
(30) es un intercambiador de calor adicional que utiliza un fluido
auxiliar provisto de una temperatura independiente de la temperatura
del entorno exterior.
3. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho fluido auxiliar está constituido
por los gases de escape de dicho motor auxiliar (8).
4. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho fluido auxiliar está constituido
por el líquido de refrigeración de dicho motor auxiliar (8).
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho tercer intercambiador de calor
(30) comprende un calentador eléctrico.
6. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una primera válvula de
estrangulamiento (16) asociada con dicho intercambiador de calor
(17), siendo dicha primera válvula de estrangulamiento (16) una
válvula de una vía para permitir el flujo desde dicho segundo
intercambiador de calor (14) hasta dicho primer intercambiador de
calor (17).
7. Sistema según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende unos medios de derivación (42)
para cerrar dicha primera válvula de estrangulamiento (16) en dicho
modo de funcionamiento de bomba de calor.
8. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una segunda válvula de
estrangulamiento (35) asociada a dicho tercer intercambiador de
calor (30).
9. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque la segunda válvula de estrangulamiento
(35) es de una vía para permitir el flujo desde dicho primer
intercambiador de calor (17) hasta dicho tercer intercambiador de
calor (30).
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende unos medios de derivación (28)
para cerrar dicha segunda válvula de estrangulamiento (35) en dicho
modo de funcionamiento de ciclo de refrigeración.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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